混合交通流的动力学模型及其特征关系

引入超车换道流量,建立了混合交通流的连续性方程;通过对交通流参数的微分变换,建立了混合交通流的运动微分方程,连续性方程和运动微分方程构成了混合交通流的动力学模型．采用特征线法对模型进行分析求解,在高速低密度区和低速高密度区分别得到了两组特征线和对应的特征关系式．特征关系式中包含了超车换道流量以及干道速度、密度和流量,是研究混合交通流参数之间关系的基础．     

道路入口匝道连接处通行能力计算模型

结合入口匝道的特点，给出了入口匝道连接处交通流参数之间关系的理论模型以及入口匝道的通行能力计算模型．将连接处参数之间的关系模型整理成汇入率、上游外侧车道流量和密度之间的关系，并且利用实测数据对关系模型进行标定．与美国道路通行能力手册（HCM2000）的经验公式和算例进行了比较．结果表明：流量与汇入率呈指数函数关系；流量-密度呈线性函数关系，并与美国经验公式一致．     

出口匝道连接处通行能力分析计算模型

结合出口匝道的特点,给出了出口匝道连接处交通流参数之间关系的理论模型和出口匝道的通行能力计算模型.然后,将连接处交通流参数之间的关系模型整理成驶出率、上游外侧车道流量和密度之间的关系.最后,利用实测数据对关系模型进行标定,并与美国道路通行能力手册(HCM2000)的经验公式进行了比较.结果表明:流量与驶出率呈指数函数关系;在低密度范围,流量_密度呈线性函数关系,并与美国经验公式一致;在中密度范围,流量与密度无关;在高密度范围,流量_密度呈二次函数关系.     

考虑超车换道影响的流体动力学车流模型研究

利用交通流三要素——速度、密度、流量之间的关系,考虑混合车流及超车换道对车流造成的影响,将其比拟为粘性阻力,基于流体动力学车流模型以及跟驰模型,提出了一种新的动力学模型.通过对某高速路段的车流进行仿真分析,与传统模型相比,研究模型由于考虑了超车换道对车流的阻碍影响,密度、速度的变化幅度增大,而流量有所减小,更加符合实际交通流情况.     

混有自适应巡航控制汽车的交通流通行能力分析

应用交通流基本图模型,研究不同自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)汽车比例下混合交通流通行能力。针对现有ACC跟驰模型存在的不足,考虑车头间距-速度函数关系构建新的ACC跟驰模型,推导不同ACC比例下的混合交通流基本图模型,计算混合交通流的流量-密度解析曲线,分析ACC跟驰模型改进前后对混合交通流通行能力的影响作用,并针对性地进行参数敏感性分析。研究结果表明,改进后的ACC跟驰模型可克服原模型通行能力受限的缺陷,将常规驾驶交通流最大通行能力提升近2倍且不受道路最大限速值的影响。     

微观交通仿真研究不同流量条件下的车道利用率

车道利用率反映的是单一方向路段交通量在不同车道上的分布情况，它影响交通流的稳定性，是道路通行能力和交通安全的重要影响因素．针对不同流量条件下车道利用率的不确定性和难以通过实验采获等特点，应用车辆跟驰、车道变换等微观交通流仿真模型在一体化仿真环境下进行模拟研究，得到双车道和三车道路段流量一换道次数以及流量—车道利用率关系的基本规律。     

混合网联环境快速路交织区交通流特性分析

在混合人工驾驶车辆(human-driven vehicle, HV)与网联自动驾驶车辆(connected and autonomous vehicle, CAV)的交通流环境下，为提升快速路交织区的通行效率与行车安全性，深入分析了混合交通流的基本特性.首先，结合交织区通行能力计算模型，研究交织区域长度、交织交通量比和CAV渗透率等因素对交织区通行能力的影响；其次，推导混合交通流基本图模型，并在不同期望车头时距和CAV渗透率下对混合交通流基本图参数进行分析；最后，通过数值仿真实验，分别探讨在由车辆换道行为所产生的单一扰动和频繁扰动条件下，混合交通流行驶速度与车头间距的时空演化规律及交通流稳定性.结果表明：CAV渗透率的提升可以提高交织区通行能力以及混合交通流交通效率；交织交通量比的减小和交织区域长度的增大可提高交织区通行能力；提升CAV渗透率可以有效提高混合交通流的稳定性，但较小的车头间距也会造成一定的安全隐患.     

混有智能网联车队的交通流基本图模型分析

为了探究高速公路混有智能网联车队交通流特性,构建了混合交通流中不同类型车辆随机分布特性的数学解析表达;考虑期望车头间距随速度动态变化的交通流特性,建立了混合交通流中不同类型车辆的跟驰模型.基于此,推导了混有智能网联车队的交通流基本图模型,并对模型参数渗透率p和最大车队规模的敏感性进行了分析.仿真结果表明,随着p值的增加,道路交通流通行能力随之提升,当p0.3时,渗透率增加对于混合交通流通行能力提升效果并不显著,而当p0.5时,混合交通流通行能力随着渗透率增加提升效果显著;另外,随着智能网联车辆的渗透率p增加,车队规模的限制对交通流通行能力的影响越来越明显,当p0.5时,车队规模宜保持在4～6之间,而p接近1时,车队规模增大对通行能力的提升效果更加显著.     

基于Carsim和Simulink的超车换道仿真分析

超车是换道的主要动机,分析超车过程中驾驶员的操作特性以及车辆运动状态,能够为驾驶员模型的精确控制提供参考。在分析各种可能换道的基础上,构建动态超车换道可行域。以7次多项式规划换道边界轨迹,依据期望跟车距离确定可行域的上边界,根据安全碰撞条件确定可行域的下边界;并依据两车的运动关系确定超车换道条件。预设超车换道轨迹,在Simulink中构建驾驶员模型;并将Carsim中车辆模型导入,进行了超车换道模型仿真分析。对超车过程中车辆参数进行对比分析。结果表明:超车过程中驾驶员一般会提高车速,但加速强度不大;且低速时换道的随意性大,但与设定轨迹偏离程度较小。     

基于冲突技术法的无控制交叉口通行能力

为了获得混合交通流条件下无控制交叉口的通行能力,采用冲突技术法进行分析.通过对典型无控制交叉口的实际调查和观测,基于冲突理论,综合考虑各向交通流的相互影响,分别建立了各向机动车流、行人流和非机动车流的通行能力计算模型.在模型中引入冲突系数反映各向交通流之间的优先关系,利用修正冲突系数反映交通流的实际观测优先级和优先程度,并对模型中的行人流和非机动车流进行了组团计算,进一步对无控制交叉口共用车道和拓宽路口的通行能力进行了计算.最后根据实际观测给出模型参数标定基本值,并对模型参数进行了修正.     

机非交互路段非机动车越线超车行为建模与仿真

为了准确描述机非交互路段的非机动车越线超车行为,在越线超车特征分析及关键指标定义的基础上,提出了基于生存分析的超车时间预测模型,对越线超车行为的持续时间进行预测,并通过实测的160组非机动车越线超车轨迹数据对模型参数进行标定.为验证模型在混合交通流的应用有效性,整合非机动车纵向行驶模型、换道动机模型、间隙选择模型等,将模型应用于团队自主研发的微观交通仿真软件TESS NG中,并与经典的微观交通仿真软件VISSIM进行对比.基于实际路段的仿真分析结果表明,在非机动车越线超车持续时间方面,TESS NG的仿真精度为90.12%,高于VISSIM的67.4%;在中位生存时间方面,TESS NG仿真误差仅为2.56%,优于VISSIM的43.58%.     

快慢车模式下轨道交通市郊线路通过能力计算

在轨道交通市郊线路,快慢车的开行可以很好地适应市郊客流在时空分布上的差异性,但由于采用了非平行运行图,快慢车比例、越行站的分布和数量、列车发车间隔等因素,都对线路通过能力产生不同程度的影响.为研究快慢车模式下线路通过能力随不同参数演变的影响机理与内在关系,提出了快慢车模式下通过能力的计算思路,对不同越行次数、快慢车开行比例下通过能力的计算与表达进行了分析,并通过算例进行验证,为市郊线路快慢车模式下通过能力的计算提供了理论参考.     

地铁车站通道行人超越行为改进社会力模型研究

社会力模型由于模型机制原因,在行人微观仿真时无法实现主动超越行为,现有模型改进研究可通过不同方式实现主动超越,但未关注主动超越完整轨迹的实现和验证。本文以地铁车站通道内中低密度下的单向行人流为研究对象,通过行人步行轨迹分析主动超越行为的轨迹和心理特征。据此通过前进力、换道力、边际力组合构成驱动力,改进社会力模型,实现主动超越,通过速度-密度基本图、超越轨迹及超越行为等对模型有效性进行验证。结果表明,改进社会力模型在实现行人的主动超越行为的基础上,实现了行人返回超越前原始步行道的行为特征,可再现符合实际的行人主动超越轨迹。     

两车道公路超车视距对行车速度的影响

本文采用瑞典VTI交通模拟模型研究两车道公路上超车视距对行车速度的影响,提出了部分结果.结果表明视距和超车密度(超车次/公里·小时)、超车密度和行车速度有十分密切的关系.研究结果可用于评价两车道公路的服务水平及检验和建立二车道公路的几何设计标准.最后建议超车视距应在两车道公路规划和设计中作为一条基本的考虑因素.超车道、爬坡车道和铺砌路肩由于能提供良好视距,因此都是新建和改建道路时应考虑的方案.     

轿车与卡车超车过程中瞬态气动特性分析

以某轿车和卡车为研究对象,采用动网格和滑移交界面技术,对两辆车超车过程中外部流场进行了数值模拟研究,得到两车的阻力和侧力的瞬态变化趋势。同时通过截取流场剖面上的压力场和速度场,分析并总结超车过程中汽车的瞬态气动特性。仿真结果表明:在超车过程中两车周围的流场相互变化影响,车身受到的气动力在极短的时间内发生剧烈变化;两车的气动力变化趋势不一样,而且二者的变化不同步;轿车的气动阻力呈先增大,当两车车头的距离(X)与轿车车身长(L)之比为0.75时达到最大值,而后减小,最后恢复常态值;轿车的气动侧力有呈类正弦曲线的变化,即当X/L=-2.5和X/L=0.75时达到正向和反向的最大值;卡车的气动力变化趋势更复杂,且达到峰值的时刻与轿车的不同。     

考虑被超非机动车偏移减速的改进社会力模型

超车事件数作为衡量非机动车服务水平的重要指标,是计算非机动车换算系数的依据,可通过微观仿真获取多样化的运行数据进行分析。现有非机动车社会力模型仅考虑超车车辆的交通行为,未关注被超车辆受超车行为的影响,本文以临贴超车为研究对象,考虑超车干扰对被超车辆横向偏移距离的影响改进车辆间排斥力,考虑车头间距对期望速度的影响改进驱动力,再现被超车辆在临贴超车过程中的横向偏移、纵向减速避让行为,通过速度-密度基本图及超越行为验证了模型有效性。应用该模型仿真获得电动自行车混入比例低于25%时的超车事件数,建立非机动车超车事件数模型并计算相应非机动车换算系数值为0.92。     

通道行人超越行为研究

采用轨道车站双向通道监控视频数据进行分析,提出以步为基本单位确定统计间隔,按照超越者双脚重心投影位置确定行走轨迹的研究方法,根据超越者轨迹,提出超越的三个阶段划分方法和四个描述超越行为轨迹特征的空间指标.深入分析了超越行为三个阶段行人横向间距、累计横向侧移、超越者行走直线距离等的特征和规律,被超越者性别差异对各项空间指标的影响,提出判别超越结束阶段超越者行走状态的方法,分析了超越行为出现频率与人均空间的关系.     

区域经济发展的碳足迹与碳承载力研究

基于生态足迹方法和指标,构建了反映区域经济发展的碳足迹、碳承载力及碳效率的数学模型,并将其用于沈阳市1991~2005年的经济发展研究.结果显示:沈阳市碳足迹总量在1998年后以15.2%的年增长率快速增加,超过同期的GDP平均增速(13.76%);碳足迹总量中,化石能源消费的排放足迹占73%~86%.沈阳市的碳承载力在研究期相对稳定,导致碳超载情况严重,2005年的碳足迹是碳承载力的4倍.另外,碳效率在2000年后呈下降趋势,即单位经济产出的碳足迹呈上升趋势.可见2000年后经济的快速增长是以碳足迹的高速增加为代价的,这意味着向低碳经济转型面临严峻挑战.     

从联盟创新到自主创新：后发技术赶超方式的演变

后发技术赶超方式主要有2种：联盟创新和自主创新,但具体采用哪一种要看企业的技术能力状况。企业的要素素质决定了企业的技术能力,进而决定了企业的技术赶超方式。通过拓展的A-J模型,比较了联盟创新与自主创新2种赶超方式的绩效。结果发现：当企业的要素素质比较低,企业的技术能力也比较低时,企业应该采取联盟创新进行赶超;当企业的要素素质得到改善,技术能力得到提升时,企业应该选择自主创新进行赶超。